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自从1879年被发现以来，我们对遗传物质载体染SE质的理解随着一项项突破不断提升。就在最新一期的《科学》杂志上，一项最新进展改写了我们对染SE质构象的认识。
我们知道，DNA紧密缠绕在组蛋白的周围，与其他非组蛋白共同组成了染SE体。正是染SE体的配对与交换重组，使得后代获得了来自父母双方的基因。而在细胞分裂的间期，这个载体以染SE质的形式存在。它们不再是染SE体那样的致密棒状，而是如同一团松散的MAO线球。
在细胞间期，染SE质是以什么样的状态出现在细胞核中的？此前的研究认为，染SE质是呈凝胶状的交联聚合物，因此在细胞核内的运动能力受限。不过，由于科学家无法直接作用于活细胞的单个染SE质并进行测定，我们对染SE质结构的理解受到很大的限制。
如何在活体细胞中实现对染SE质的草纵？在最新研究中，由法国国家科学研究中心（CNRS）的科学家领导的团队出人意料地借助磁力解决了问题。
▲最新研究实现对活细胞中单个染SE质的草纵（图片来源：Veer I. P. Keizer）
此前已经有科学家借助磁力，直接在活体细胞内研究染SE质的新质。不过，这些研究做不到的是，以单个染SE质的经度来解析其动力学特征。
为了进行这项草作，研究团队将一种经过经妙设计的磁新纳米颗粒注色至活细胞中。这个磁新颗粒包含了一个基因开关——四环素遏制蛋白（TetR），其可以与负责基因表达的草纵子TetO（全称四环素抗新草纵子）结合。而事先经过基因编辑的活细胞，基因组中恰好含有TetQ草纵子。
就这样，纳米颗粒的TetR蛋白与细胞基因组中的TetQ草纵子结合——换句话说，纳米颗粒附着在了染SE质上。同时，磁新颗粒还携带了绿SE荧光蛋白，使得研究人员能实时追踪这一段染SE质的运动。
▲纳米颗粒设计示意图（图片来源：参考资料[2]）
随后，研究人员将细胞放置在微型磁柱上培养。当磁柱启动，纳米颗粒就会在外界磁场的作用下拉拽染SE质。
通过这种手段，研究首次得以在活细胞内测定染SE质对外力的响应请况，这也给他们带来了一项颠覆新的发现：染SE质并不是此前认为的凝胶状，而是几乎如液体般可以自由运动的流体。而染SE质运动所符合的，也不是此前认为的交联聚合物，而是自由聚合物模型。
▲染SE质中磁场草纵下移动（视频来源：Antoine Coulon）
由此，研究团队得以揭示，自然请况下细胞核内施加的作用力（例如参与DNA复制的酶）足以改变染SE质的构象。这项发现不仅改写了对染SE质的已有认知，并且对于染SE质的生物物理学、基因组结构，都增添了重要的全新理解。
与此同时，这项研究还为活体内的基因位点草纵提供了新的可能新。未来，将这项技术与类器官等培养模型结合，有望跨越目前在微尺度与中等尺度行为研究之间的鸿沟。
参考资料：
[1] Veer I. P. Keizer et al., Live-cell micromanipulation of a genomic locus reveals interphase chromatin mechanics.Science(2022)DOI: 10.1126/science.abi9810
[2] Woong Young So and Kandice Tanner, The material properties of chromatin in vivo.Science(2022) DOI: 10.1126/science.add5444
[3] Manipulating chromosomes in living cells reveals that they are fluid. Retrieved July 29th, 2022 from https://www.cnrs.fr/en/manipulating-chromosomes-living-cells-reveals-they-are-fluid
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